Question

t ℃時，將3 mol A和1 mol B氣體通入體積為2 L的密閉容器中(容積不變)，發(fā)生如下反應：3A(g)+B(g)xC(g)，2 min時反應達到平衡狀態(tài)(溫度不變)，剩余了0.8 mol B，并測得C的濃度為0.4 mol·L^-1，請完成下列問題：

（1）從開始反應到平衡狀態(tài)，生成C的平均反應速率為____________________。

（2）x=____________。

（3）若繼續(xù)向原平衡混合物的容器中通入少量氦氣(氦氣和A、B、C都不反應)后，化學平衡(填字母)____________________。

A．向正反應方向移動      B．向逆反應方向移動      C．不移動

（4）若向原平衡混合物的容器中再通入a mol C，在t ℃達到新的平衡，此時B的物質(zhì)的量n(B) =____________mol。

（5）如果上述反應在相同溫度和容器中進行，欲使反應達到平衡時C的物質(zhì)的量分數(shù)與原平衡相等，起始加入的三種物質(zhì)的量n(A)、n(B)、n(C)之間應該滿足的關系為________________________________。

Answer 1

(1)0.2 mol·L^-1·min^-1

(2)4

(3)C

（4）(0.8+0.2a) mol

（5）n(A)∶n(B)=3∶1，n(C)≥0的任意值n(A)=n(B)=0，n(C)＞0 的任意值

解析：(1)由C的平衡濃度即濃度變化量我們很容易求出其表示的平均反應速率為0.2 mol·（L·min)^-1

(2)由B的剩余量可求出B的變化量為0.2 mol，平衡時C的物質(zhì)的量為0.8 mol，再利用物質(zhì)的量的變化量之比等于其化學計量數(shù)之比，可求出x=4。

(3)若繼續(xù)向原平衡混合物的容器中通入少量氦氣，由于氦氣與A、B、C都不發(fā)生反應，所以加入的氦氣所起的作用僅僅是增大混合體系的總壓強，但由于反應物和生成物的濃度都不發(fā)生改變，所以對化學反應速率不產(chǎn)生影響，化學平衡不受影響。故答案為C。

（4）由于反應前后氣體的分子數(shù)相等，所以又加入a mol C，相當于對原平衡體系加壓，平衡不發(fā)生移動，所以在加入a mol C前后，B的剩余量與起始量之比相等。

把a mol C轉(zhuǎn)化為反應物后，B的起始量就變?yōu)?1+)mol。在原平衡體系中，B的平衡量與起始量之比為0.8，在新的平衡體系中，B的剩余量也應為起始量的0.8倍，從而得出n(B)=(0.8+0.2a)mol。

（5）“在相同溫度和容器中，欲使反應達到平衡時C的物質(zhì)的量分數(shù)與原平衡相等”，此句話的意思就是二者達到等效平衡。由于反應前后氣體的分子數(shù)相等，所以當把生成物全部轉(zhuǎn)化為反應物時，A和B的物質(zhì)的量之比為3∶1。又由于A和B的起始量之比就等于3∶1，這樣不管有沒有C，兩平衡都是等效平衡。故得到答案n(A)∶n(B)=3∶1，n(C)≥0 的任意值。

上面所得的答案是否很全面呢？反思一下我們的著眼點，上面的解法主要著眼在反應物上，即認為反應物一定存在，而反應物可能存在，也可能不存在。那么，反應物的量可否為零呢？只要我們有這樣的想法，此題的第二種答案就得出了。即n(A)=n(B)=0，n(C)＞0 的任意值。